-
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfkraftverstelleinrichtung und einer Höhenverstelleinrichtung zur Veränderung der Axialposition eines Kolbens des Schwingungsdämpfers.
-
Mittels der Höhenverstelleinrichtung soll eine Aufbaukontrolle des Fahrzeugaufbaus durchgeführt werden. Dabei geht es bekanntermaßen darum, einen Wank- oder Nickausgleich durchzuführen oder allgemeiner eine Niveauregulierung des Fahrzeugaufbaus zu realisieren. Beispielsweise können so bei schrägstehenden Untergründen wie Hanglagen oder Fahrbahnunebenheiten oder Kurvenfahrten oder Bremsmanövern die Auswirkungen auf den Fahrzeugaufbau verringert werden.
-
Diese Funktion kann nicht durch herkömmliche, auch als passiv bezeichnete, Schwingungsdämpfer geleistet werden. Vielmehr bedarf es einer Stelleinrichtung, mit der die Relativposition des Kolbens aktiv von außen durch eine Steuerungseinrichtung veränderbar ist. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, Hydropumpen zu verwenden.
-
Es gibt mehrere unterschiedliche bekannte Systeme, mit denen eine Aufbaukontrolle vorgenommen werden kann. Beispielsweise geht aus der
US 2009/0260935A1 ein Schwingungsdämpfer hervor, der einen Gerotor aufweist, der an eine Pumpe gekoppelt ist. Ein Gerotor ist eine Vorrichtung, die sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar ist. Mit dieser Gerotorpumpe kann sowohl Energie rekuperiert werden als auch eine Aufbaukontrolle und auch eine Radkontrolle durchgeführt werden. Radkontrolle, Aufbaukontrolle und Rekuperation werden also durch eine einzige Vorrichtung bewirkt.
-
Unter Radkontrolle wird allgemein verstanden, dass die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers veränderbar ist, oft kann die Dämpfkraft im Rahmen einer Fahrwerkseinstellung eingestellt werden. Beispielsweise lassen sich in einem Kraftfahrzeug unterschiedliche Fahrmodi eingeben wie etwa „Komfort“ und „sportlich“. Dabei werden die Dämpfkräfte der Schwingungsdämpfer entsprechend eingestellt. Aus
DE10 2009 022 328 A1 geht dagegen ein Schwingungsdämpfer hervor, bei dem die Radkontrolle mittels eines Druckregelventils erfolgt und die Aufbaukontrolle mittels einer Motor-Pumpeneinheit. Bei diesem Aufbau sind die Aufbaukontrolle und die Radkontrolle durch unabhängige Einheiten realisiert, die dementsprechend separat optimierbar sind.
-
Dabei wird bei den bekannten Aufbauten das einstellbare Ventil, also die Dämpfkraftverstelleinrichtung, so eingestellt, dass sie über den mit der Pumpe maximal erzeugbaren Druck hinausgeht. Andernfalls bestünde die Gefahr, dass das Ventil für die Pumpe eine Leckagestelle darstellt.
-
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen Schwingungsdämpfer anzugeben, der gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbessert ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Dämpfkraftverstelleinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Höhenverstelleinrichtung eingestellt ist, wobei bei einer Änderung des wenigstens eines Betriebsparameters auch eine Änderung wenigstens eines Betriebsparameters der Dämpfkraftverstelleinrichtung erfolgt. Im Folgenden wird zur Erläuterung darauf abgestellt, dass die Höhenverstelleinrichtung als Hydropumpe und die Dämpfkraftverstelleinrichtung als regelbares Ventil ausgebildet sind. Dies dient aber alleine der besseren Illustration, grundsätzlich sind alle Vorrichtungen, die die beschriebenen Funktionen erfüllen, geeignet.
-
Es ist also vorgesehen, das regelbare Ventil in Abhängigkeit der Hydropumpe einzustellen. Beispielsweise kann eine Druckdifferenz vorgegeben werden, die das regelbare Ventil über dem durch die Pumpe momentan erzeugten Druck liegen soll. Dies bietet den Vorteil, dass das regelbare Ventil beim plötzlichen Überfahren eines Hindernisses beispielsweise immer noch durchlässig ist, gegenüber der Pumpe im Regelbetrieb aber als geschlossen anzusehen ist. Dadurch kann die Pumpe oder jede andere Höhenverstelleinrichtung weiterhin maximal effizient betrieben werden und trotzdem der Fahrkomfort erhöht werden. Bei herkömmlichen Systemen ist es dagegen so, dass durch die Einstellung eines vorgegebenen Druckes am regelbaren Ventil, der allein aufgrund von Fahrerwünschen geändert wird, wie beschrieben der Fahrkomfort leiden kann.
-
Vorteilhafterweise kann die Dämpfkraftverstelleinrichtung als Druckbegrenzungsventil verwendet werden. Das heißt, dass sie beispielsweise als Ventil im Kolben oder als mehrere Ventile im Kolben angeordnet sein kann. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau des Schwingungsdämpfers erheblich.
-
Vorteilhafterweise kann die Dämpfkrafterzeugungseinrichtung wenigstens ein regelbares Ventil, bevorzugt zwei regelbare Ventile, aufweisen, die für die Druck- und/oder Zugstufe vorgesehen sind. Üblicherweise wird für die Zugstufe ein Ventil verwendet und eines für die Druckstufe. Das heißt, dass die Ventile in einer Strömungsrichtung des Hydraulikmediums geschlossen sind und für die andere Richtung einen regelbaren Strömungswiderstand aufweisen.
-
Dabei müssen der oder die Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung nicht bei jeder noch so marginalen Änderung eines Betriebsparameter der Höhenverstelleinrichtung geändert werden, es kann auch vorgesehen sein, dass Änderungen der Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung nur bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Änderung des Betriebsparameters der Höhenverstelleinrichtung oder nur bei ausgewählten Betriebsparametern der Höhenverstelleinrichtung verändert werden. Es müssen also nur Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung geändert werden, wenn Änderungen bei der Höhenverstelleinrichtung eine Relevanz für die Dämpfkraftverstelleinrichtung aufweisen.
-
Vorteilhafterweise kann die Dämpfkraftverstelleinrichtung wenigstens ein Ventil mit einem veränderlichen Strömungswiderstand aufweisen. Das Ventil kann hierzu beispielsweise einen elektromagnetischen Mechanismus aufweisen, wodurch das Ventil durch Veränderungen eines Stellstroms dann einstellbar ist.
-
Bevorzugt kann die Höhenverstelleinrichtung eine Hydropumpe umfassen, die hydraulisch mit dem Arbeitszylinder des Schwingungsdämpfers verbunden ist. Grundsätzlich ist es wie eingangs bereits beschrieben bekannt, Hydropumpen zur Höhenverstellung eines Schwingungsdämpfers und damit eines Kraftfahrzeugsaufbaus zu verwenden, dementsprechend ist es auch bekannt, wie diese an einen Schwingungsdämpfer anzubinden sind.
-
Wie bereits beschrieben ist bevorzugt ein Betriebsparameter der Höhenverstelleinrichtung ein durch sie erzeugter Druck. Dementsprechend ist ein Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung ein Öffnungsdruck, wobei der Öffnungsdruck größer als der durch die Höhenverstelleinrichtung erzeugte Druck ist. Das heißt, dass die Dämpfkraftverstelleinrichtung immer so eingestellt ist, dass sie gegenüber der Höhenverstelleinrichtung geschlossen wirkt. Ist die Dämpfkraftverstelleinrichtung im Kolben des Schwingungsdämpfers angeordnet würde ansonsten die Höhenverstellung des Kolbens nicht kontrollierbar sein. Aus diesem Grund wurde bislang jedes im Kolben befindliche Ventil so eingestellt, dass es einen höheren Öffnungsdruck aufweist als der höchste mit der Hydropumpe erzeugbare Druck.
-
Alternativ kann ein Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung ein Öffnungsdruck sein und der Öffnungsdruck größer als der durch die Höhenverstelleinrichtung erzeugte Druck sein.
-
Weiter alternativ kann ein Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung ein Öffnungsdruck sein und der Öffnungsdruck kleiner als der durch die Höhenverstelleinrichtung erzeugte Druck sein. Dadurch entsteht zwar eine ständige Leckage, diese kann jedoch aufgrund der Anpassung des Öffnungsdrucks auf einem geringen Wert gehalten werden. Dadurch wird eine besonders komfortfreundliche Dämpfung erreicht.
-
Bevorzugt können die Dämpfkraftverstelleinrichtung und die Höhenverstelleinrichtung parallel geschaltet sein. Dies ergibt sich bei Einbettung der Dämpfkraftverstelleinrichtung in den Kolben. Die Parallelschaltung der Dämpfkraftverstelleinrichtung und der Höhenverstelleinrichtung bewirkt, sich der Ölvolumenstrom aufteilt entsprechend des Verhältnisses des Strömungswiderstands der Dämpfkraftverstelleinrichtung und der Höhenverstelleinrichtung zum Gesamtwiderstand, der sich aus der Summe der beiden Strömungswiderstände ergibt.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Schwingungsdämpfers mit einer Dämpfkraftverstelleinrichtung und einer Höhenverstelleinrichtung. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfkraftverstelleinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Höhenverstelleinrichtung betrieben wird.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens geben sich grundsätzlich aus dem beschriebenen Schwingungsdämpfer, weswegen auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.
-
Es soll lediglich nochmals auf den Punkt eingegangen werden, dass die Dämpfkrafteinrichtung so eingestellt werden kann, dass sie gegenüber der Höhenverstelleinrichtung geschlossen ist oder wirkt. Dies ergibt sich dann, wenn der durch die Höhenverstelleinrichtung erzeugte Druck nicht ausreicht, das Verhalten der Dämpfkraftverstelleinrichtung zu verändern, das heißt, dass dieser Druck nicht ausreicht, um Hydraulikmedium durch die Dämpfkraftverstelleinrichtung durchzudrücken. Dieser zusätzliche Druck wird beispielsweise beim Überfahren eines Hindernisses erzeugt, sodass die Dämpfkraftverstelleinrichtung bei dieser Fahrsituation öffnet, sodass durch das Überfahren eines Hindernisses kein harter Stoß auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird.
-
Vorteilhafterweise kann die Einstellung der Dämpfkraftverstelleinrichtung zeitverzögert erfolgen. Die Änderung eines Betriebsparameters der Höhenverstelleinrichtung kann sich erst zeitverzögert in einem Druckunterschied niederschlagen, wobei Zeitverzögerungen bei der Dämpfkraftverstelleinrichtung üblicherweise, falls sie überhaupt vorhanden sind, kürzer ausfallen als bei der Höhenverstelleinrichtung. Dementsprechend können die Änderungen der Betriebsparameter der Dämpfkraftverstelleinrichtung und der Höhenverstelleinrichtung dadurch synchronisiert werden, dass ein Zeitversatz implementiert wird.
-
Vorzugsweise kann zur Erfassung des wenigstens einen Betriebsparameters der Höhenverstelleinrichtung ein Sensor verwendet werden. Beispielsweise besitzen Elektromotoren üblicherweise Sensoren, die die Position des Elektromotors sensieren. Diese Information kann als Betriebsparameter der Höhenverstelleinrichtung verwendet werden.
-
Daneben betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass sie zur Durchführung des Verfahrens wie beschrieben ausgebildet ist.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Schwingungsdämpfer und einer Steuerungseinrichtung. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Schwingungsdämpfer wie beschrieben und/oder die Steuerungseinrichtung wie beschrieben ausgebildet ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
-
1 einen hydraulischen Schaltplan eines Schwingungsdämpfers,
-
2 eine Ausgestaltung eines Schwingungsdämpfers, und
-
3 ein Ablaufschema zum Betrieb eines Schwingungsdämpfers.
-
1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 mit einem Arbeitszylinder 2, einem Kolben 3 und einem an dem Kolben 3 befestigte Kolbenstange 4. Der Kolben 3 unterteilt den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum 5 und einen zweiten Arbeitsraum 6. Die erste Speichereinrichtung 7 ist mit dem ersten Arbeitsraum 5 über einen ersten Fluidweg 8 verbunden. Der erste Fluidweg 8 weist dabei die Abschnitte 9 und 10 auf.
-
Mit dem zweiten Arbeitsraum 6 ist eine zweite Speichereinrichtung 12 über einen zweiten Fluidweg 14 verbunden. Als Höhenverstelleinrichtung ist eine Hydraulikvorrichtung 16 mit dem ersten Arbeitsraum 5 über einen dritten Fluidweg 18 umfassend die Abschnitte 9 sowie 20 verbunden. Der erste Fluidweg 8 und der dritte Fluidweg 18 stimmen also teilweise überein, und zwar im Abschnitt 9.
-
Die zweite Speichereinrichtung 12 dient als Ausgleichsraum zum Ausgleichen des beim Einfahren der Kolbenstangen verdrängten Ölvolumens. Die erste Speichereinrichtung 7 ist dahingegen ein Reservoir, das von der Hydraulikvorrichtung 16 abgerufen wird um das Niveau des Kolbens 3 und damit des Kraftfahrzeugaufbaus zu regulieren.
-
Im ersten Fluidweg 8 ist als Verschließeinrichtung ein Ventil 22 angeordnet. Das Ventil kann, wie dargestellt, entweder in beide Strömungsrichtungen durchlässig ein, es kann auch jeweils nach Stellung einer Strömungsrichtung freigeben und die andere sperren. Weiterhin kann das Ventil 22 den ersten Fluidweg 8 nur teilweise sperren, so dass der Durchfluss lediglich erschwert aber nicht gänzlich verhindert ist. Bevorzugt ist allerdings ein komplettes Verschließen des ersten Fluidweges 8 vorgesehen, sodass der Schwingungsdämpfer 1 arbeitet, als ob die erste Speichereinrichtung 7 nicht vorhanden wäre.
-
Die Hydraulikvorrichtung 16 umfasst eine Pumpe 24 sowie einen Motor 26. Der Motor 26 ist dabei die Antriebseinrichtung der Pumpe 24.
-
Die Hydraulikvorrichtung 16 ist mit dem zweiten Arbeitsraum 6 über einen vierten Fluidweg 28 verbunden. Ordnet man das Ventil 22 nicht in Abschnitt 10 des ersten Strömungsweges 8 sondern im Abschnitt 9 an und sieht weiterhin im vierten Fluidweg 28 ein weiteres Ventil vor, so kann auch die Hydraulikvorrichtung 16 vom Schwingungsdämpfer 1 bzw. vom Arbeitszylinder 2 abgeklemmt werden.
-
Der Schwingungsdämpfer 1 arbeitet dann so, als ob überhaupt keine Hydraulikvorrichtung 16 und keine erste Speichereinrichtung 7 vorhanden wären.
-
Zusätzlich zur Regelung der Aufbaukontrolle kann auch eine Regelung der Radkontrolle vorgesehen sein. Das heißt, dass die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers veränderbar ist. Hierzu können beispielsweise zwei Ventile 30 und 32 im Kolben 3 vorgesehen sein, mit denen jeweils der Strömungswiderstand des Kolbens in Zug- und Druckrichtung einstellbar ist. Die Ventile 30 und 32 können auch außerhalb des Arbeitszylinders 2 angeordnet sein, beispielsweise können sie sich in einer Einheit am Behälterrohr des Schwingungsdämpfers 1 befinden. Der zweite Fluidweg 14 ist bevorzugt immer offen, da ein Verschließen zu Beschädigungen des Schwingungsdämpfers führen könnte. Weisen der vierte Fluidweg 28 und der zweite Fluidweg 14 gemeinsame Abschnitte auf, so ist ein Ventil zum Verschließen des vierten Fluidwegs in einem Abschnitt vorgesehen, der nicht mit dem zweiten Fluidweg 14 übereinstimmt.
-
Bevorzugt sind die Fluidwege 8, 14, 18 und 28 innerhalb eines Behälterrohres des Schwingungsdämpfers 1 geführt. Lediglich ein Abschnitt durch die Pumpe 24 kann außerhalb des Behälterrohres verlaufen. Dadurch kann die Verwendung von Schläuchen vermieden werden. Zur Bildung der Fluidwege kann ein Aufbau eines Zweirohrdämpfers mit Zwischenrohr verwendet werden, wodurch drei parallele Fluidwege realisierbar sind.
-
2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Schwingungsdämpfers 1, bei der die zweite Speichereinrichtung 12 als Kolbenspeicher und die ersten Speichereinrichtung 7 als Gasbag ausgeführt sind. Um das Fluid, insbesondere Hydrauliköl, außerhalb des Arbeitszylinders 2 zu führen ist ein Behälterrohr 34 vorgesehen, das den Arbeitszylinder 2 einschließt. In Bodennähe des Behälterrohrs 34 befindet sich ein Trennkolben 36, sodass das Fluid durch die Hydraulikvorrichtung 16 geführt wird. Diese kann wie oben beschrieben ausgebildet sein.
-
3. zeigt ein Ablaufschema zum Betrieb des Schwingungsdämpfers 1. Dabei erhält in Schritt S1 der Motor 26 ein Signal, durch das er eine vorgegebene Bewegung durchführt. Gleichzeitig oder zeitversetzt wird in Schritt S2 das Ventil 30 und/oder 32 der Dämpfkraftverstelleinrichtung 31 angesteuert, sodass der Druckabfall über die Ventile 30 und 32 einen vorgegebenen Wert höher ist als der durch die Pumpe 24 erzeugte Druck im Arbeitszylinder 2. Dabei können die Ventile 30 und 32 unterschiedlich eingestellt werden, da auch in den Arbeitsräumen 5 und 6 unterschiedliche Drücke vorliegen können. Damit lässt sich sowohl für die Druckstufe wie auch für die Zugstufe eine Einstellung der Ventile 30 und 32 erreichen, bei der die gewünschte Aufbaukontrolle durchgeführt ist und gleichzeitig bei Überfahren von Hindernissen ein Überdruck verhindert wird.
-
Die Durchführung des Verfahrens gemäß dem Ablaufschema in 3 ist nicht auf die konkrete Ausgestaltung der Dämpfkraftverstelleinrichtung 31 oder der Höhenverstelleinrichtung nach den 1 und 2 beschränkt, dabei handelt es sich lediglich um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, mit der das Verfahren nach 3 durchführbar ist.
-
Eine Zeitverzögerung der Durchführung der Schritte S1 und S2 und damit der Gabe der Signale kann dadurch resultieren, dass die Erzeugung eines Drucks durch die Pumpe 24 nach Gabe des Signals zeitverzögert erfolgt oder einen größeren Zeitversatz aufweist als die Druckverstellung des Ventils 30 bzw. 32. Derartige Zeitverzögerungen lassen sich quantifizieren, weswegen es auch möglich ist, Schritt S2 eine vorgegebene Zeit nach Schritt S1 auszuführen. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, Schritt S2 vor Schritt S1 auszuführen, allerdings wird dies nur dann nötig, wenn die Einstellung der Ventile 30 und/oder 32 eine größere Zeitverzögerung aufweist als die durch die Pumpe 24 erzeugten Druckänderungen.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem in den 1 und 2 dargestellten Schwingungsdämpfer die Dämpfkraftverstelleinrichtung 31 und die Höhenverstelleinrichtung umfassend die Pumpe 24 und den Motor 26 parallel geschaltet sind. Dies ergibt sich daraus, dass ein Ölvolumenstrom, der z. B. durch eine Bewegung der Kolbenstange hervorgerufen wird, parallel sowohl durch die Dämpfkraftverstelleinrichtung als auch durch die Höhenverstelleinrichtung fließen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwingungsdämpfer
- 2
- Arbeitszylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- erster Arbeitsraum
- 6
- zweiter Arbeitsraum
- 7
- erste Speichereinrichtung
- 8
- erster Fluidweg
- 9
- Abschnitt
- 10
- Abschnitt
- 12
- zweite Speichereinrichtung
- 14
- zweiter Fluidweg
- 16
- Hydraulikvorrichtung
- 18
- dritter Fluidweg
- 20
- Abschnitt
- 22
- Ventil
- 24
- Pumpe
- 26
- Motor
- 28
- vierter Fluidweg
- 30
- Ventil
- 31
- Dämpfkraftverstelleinrichtung
- 32
- Ventil
- 34
- Behälterrohr
- 36
- Trennkolben
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2009/0260935 A1 [0004]
- DE 102009022328 A1 [0005]
